两种入侵粉虱热激基因Hsp70的克隆及温度胁迫下的种间差异表达

为了检测B型烟粉虱和温室白粉虱在受到温度胁迫时热激基因Hsp70的差异表达谱,克隆了2种粉虱Hsp70基因的全长cDNA序列,并用实时定量PCR的方法分析了在不同温度条件下该基因的表达谱。结果表明:B型烟粉虱和温室白粉虱的Hsp70基因BTH-sp70和TVHsp70(GenBank登录号分别为DQ093385和EU861391),在5’-非编码区(UTR)中有类似TATA-box样元件;在3’-UTR中有poly(A)信号AATAA和富含A-T区;根据基因开放阅读框序列(ORF)推导的氨基酸序列均含有全部3个Hsp70蛋白家族高度保守的基序。在整个检测的温度范围内(-19℃～46℃),诱导温室白粉虱Hsp70表达的起始温度(Ton)或最大温度(Tmax)要比B型烟粉虱低2.5℃～7.5℃。这些结果表明,所克隆的基因属于有功能的温度诱导型Hsp70基因;在基因表达水平上,温室白粉虱比B型烟粉虱更耐冷,而后者更耐热;Hsp70的Ton(或者Tmax)能代表这2种粉虱的温度耐受能力。本研究结果在一定程度上解释了自然界中这2种粉虱种群地理分布和季节发生差异的原因。     

水分胁迫下不同抗旱性小麦品种叶片转录因子表达差异研究

通过研究不同抗旱性小麦品种中转录因子表达水平的差异,为阐明小麦抗旱机制奠定基础。依据候选基因序列设计PCR引物,以干旱胁迫后0、3、6、9、12和24 h的小麦叶片为实验材料,以26S rRNA为内参,运用荧光定量PCR技术,检测Wdreb2、Wlip19基因在干旱敏感性和干旱耐受性小麦叶片中的相对表达量。定量PCR结果显示：干旱胁迫后,Wdreb2、Wlip19基因在干旱敏感性小麦叶片中的表达明显低于干旱耐受性小麦,在不同品种叶片中的响应时间和表达趋势存在差异。研究认为,Wdreb2、Wlip19基因在不同品种小麦受到干旱胁迫后的表达差异,与该品种小麦的抗旱能力具有一定的相关性。     

水稻叶片对镉胁迫响应的蛋白质差异表达

为揭示水稻镉抗性的分子机理,以抗镉水稻品种P1312777和镉敏感水稻品种IR24为材料,在镉离子浓度为0(对照)、50和100 μmol·L-1条件下水培处理7 d,应用蛋白质组学方法分析了2种水稻叶片对镉胁迫响应的蛋白质差异表达.结果表明:镉胁迫下水稻PI312777叶片中共检测到差异表达蛋白质点31个,通过MALDI-TOF/MS分析,鉴定了其中的24个蛋白质(包括20个不同蛋白质,4个重复检出蛋白质);IR24叶片中共检测到差异表达蛋白质点19个,其中15个蛋白质得到鉴定.PI312777叶片鉴定出的20个蛋白质覆盖了IR24叶片鉴定的15个蛋白质,前者有4个与光合作用相关,11个与细胞防御代谢相关,3个与其他代谢相关,2个为功能未知蛋白.与对照相比,不同浓度镉胁迫下,抗镉水稻PI312777叶片中热激蛋白、谷胱甘肽还原酶、蛋白酶体α亚基6型、果糖1,6-二磷酸醛缩酶、硫氧还蛋白和DNA重组修复蛋白均上调表达;镉敏感水稻IR24叶片中热激蛋白、谷胱甘肽还原酶、蛋白酶体α亚基6型的表达无显著差异,果糖1,6-二磷酸醛缩酶和硫氧还蛋白则下调表达.此外,DNA重组修复蛋白仅在镉胁迫的PI312777叶片中表达.水稻PI312777比IR24具有更强的镉抗性与这些差异表达的蛋白质密切相关.     

溴氰菊酯胁迫下小菜蛾幼虫体内差异表达蛋白的分析

小菜蛾Plutella xylostella L.是世界性十字花科蔬菜的主要害虫, 已对多种杀虫剂产生抗性, 其中以对拟除虫菊酯类杀虫剂的抗性发展最快。溴氰菊酯是拟除虫菊酯杀虫剂中杀虫毒力最强的品种。我们前期的研究发现, 小菜蛾溴氰菊酯敏感品系（DS）和抗性品系（DR）成虫期的蛋白质双向电泳(2-DE)图谱存在显著差异。本研究通过双向电泳技术从小菜蛾4龄幼虫中分离出89个有明显差异的蛋白点, 从中选出30个进行串联质谱(MALDI-TOF-MS)实验, 并利用蛋白质数据库检索这些在抗性品系中表达而在敏感品系中不表达或者不同品系中差异表达的蛋白质的归属、 性质和功能, 最终成功鉴定出10个蛋白。对其中的3个基因进行了荧光定量PCR验证, 发现这些蛋白质在mRNA水平的表达与在蛋白水平的表达是一致的。这些在溴氰菊酯胁迫下差异表达的蛋白为研究溴氰菊酯的作用靶标和作用机理, 以及筛选与其抗性相关的蛋白质提供了依据。     

真姬菇在高温胁迫下的差异表达蛋白分析

采用双向电泳分析Tris-饱和酚法获得的真姬菇菌丝体全蛋白,利用PDQuest8.0软件分析双向电泳图谱,比较最适温度(25℃)和高温胁迫条件下(42℃)真姬菇菌丝体蛋白的表达差异,筛选出与高温胁迫相关的蛋白,并对获得的差异蛋白进行基质辅助激光解析电离飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)鉴定。结果显示,共鉴定7个蛋白点中,Spa2同源结构域的表达量下调,DEHA2G15532p、肽酶M76家族、HSP70、SNF2家族的DNA修复蛋白、细胞色素p450及AM域家族和锌指蛋白的混合物的表达量上调。这些蛋白参与了信号转导、蛋白处理、DNA修复等多种抗逆反应生理过程。     

苹果蠹蛾热激蛋白Hsp90基因的克隆及热胁迫下的表达分析

世界检疫性害虫苹果蠹蛾Cydia pomonella是一种温度耐受可塑性很高的物种。本研究针对温度波动可能导致其耐热性增强的科学问题, 采用生测法鉴定了苹果蠹蛾实验种群的高温耐受阈值, 采用同源克隆、 RACE和实时荧光定量PCR (RT-qPCR)等方法研究了苹果蠹蛾热激蛋白Hsp90基因的应激表达对耐热性的重要作用。高温耐受阈值研究结果表明, 苹果蠹蛾实验种群的死亡率随温度的升高和时间的延长显著性升高, 1-5龄幼虫分别经50℃和52℃高温处理2, 5和10 min后, 3龄幼虫耐热性最差, 5龄幼虫最强。50℃和52℃分别处理10 min和5 min均可导致1-4龄幼虫全部死亡, 而5龄幼虫在这两种处理下仍有25.0%和11.1%的存活率。以35℃处理的5龄雌幼虫为材料克隆苹果蠹蛾Hsp90基因全长cDNA, 结果显示该基因全长为2 470 bp, 完整开放阅读框为2 148 bp, 共编码716个氨基酸, 预测分子量为82.07 kDa, 命名为Cphsp90 (GenBank登录号JN624775)。该基因编码的氨基酸序列与亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis和甘蓝夜蛾Mamestra brassicae等昆虫的Hsp90的氨基酸序列一致性高达96%, 表明了Hsp90家族的保守特性。Cphsp90 mRNA的相对表达量在32~44℃高温胁迫下随温度的升高而显著增高, 证实Cphsp90是诱导型热激基因, 且mRNA相对表达量与胁迫程度正相关。Cphsp90基因的表达还具有组织特异性, 35℃处理幼虫的表皮中Cphsp90相对表达量显著高于血淋巴、 脂肪体和中肠, 应激响应最为活跃。与未经温热预处理的昆虫相比, 35℃温热预处理3 h后的5龄幼虫在40, 45和50℃更高的温度胁迫下, Cphsp90 mRNA达到最高表达量所需要的胁迫温度有所提升, 由未经预热处理的40℃处理10 min提高到45℃处理10 min, 这与温热预处理会增强5龄幼虫耐热性的现象相符, 表明Cphsp90基因的响应表达在苹果蠹蛾耐热性及其可塑性过程中发挥重要的作用。     

甜瓜S-腺苷甲硫氨酸脱羧酶基因的克隆及白粉病诱导表达分析

为探讨S-腺苷甲硫氨酸脱羧酶(S-adenosylmethionine decarboxylase,SAMDC)基因在甜瓜抵御白粉病菌中的作用,根据已知EST序列和甜瓜基因组数据库,在甜瓜抗白粉病品种‘Yuntian930’中克隆获得该基因的全长编码序列,命名为CmSAMDC(GenBank登录号为KF151861)。生物信息学分析表明,CmSAMDC的主开放阅读框(mORF)长1 095 bp,编码364个氨基酸,预测分子量为40 kDa。聚类分析表明,CmSAMDC预测蛋白与黄瓜和四季橘中该蛋白的同源关系最近,并与其他双子叶植物聚为一类。原核表达分析表明,CmSAMDC以融合蛋白形式表达,相对分子量约为40 kDa,与预测一致。实时定量表达分析表明,CmSAMDC基因受白粉病诱导表达,在接种后48 h表达量达到峰值,为接种前的7倍,并且在甜瓜的根、茎、叶、卷须中均有表达。结果提示该基因可能参与了甜瓜的抗白粉病反应。     

热胁迫下月季叶片蛋白双向电泳分析

采用双向聚丙烯酰胺凝胶电泳和肽质量指纹谱,对耐热性不同的月季品种热激处理后进行蛋白质组分析与鉴定。双向电泳后,差异蛋白质点主要集中在分子量10-30kDa、等电点5～6范围内,对耐热品种在高温下特异表达的蛋白质点中选取3个进行肽质量指纹谱的分析,并检索不同的数据库进行蛋白质鉴定与功能预测,初步认为这些蛋白质点分别是eIF-SA、LEA蛋白和Hsp17．5。同时结合已报道其他植物中这3种蛋白的功能,对月季耐高温生理机制进行初步探讨。     

甜瓜PIN基因家族的鉴定及高温胁迫表达分析

生长素输出载体蛋白PIN(PIN-formed)是调控植物生长素极性运输的重要载体,在植物生长发育过程中发挥重要作用,但PIN蛋白在甜瓜基因组中的成员、性质、染色体分布、系统进化、启动子,以及家族成员在高温胁迫中的表达特性尚不明确。本研究利用生物信息学方法在甜瓜（Cucumis melo）全基因组数据库中筛选鉴定到18个CmPIN成员,编码氨基酸数量在51-642之间,分子量介于5.19-70.30 kD之间,不稳定指数在24.33-48.87之间;主要定位于细胞质膜上,除CmPIN6和CmPIN8无跨膜结构外,其他16个PIN蛋白均具有2-11个跨膜结构域;分布在9条染色体上,均含有1-9个Motif,CmPIN家族成员基因含有1-10个外显子,二级结构主要为α-螺旋和无规则卷曲结构。构建了CmPIN家族成员与拟南芥（Arabidopsis thaliana）、水稻（Oryza sativa）、番茄（Solanum lycopersicum）、玉米（Zea mays）的PIN蛋白进化树,将18个Cm PINs聚类为7个亚族,其中亚族Ⅵ中数量最多。启动子顺式作用元件分析显示,甜瓜CmP...     

粘虫hsc70克隆及其密度胁迫下的表达模式

【目的】昆虫种群密度的升高往往成为一种胁迫因子。粘虫在低密度下形成散居型,而在高密度下则形成群居型。本研通过比较hsc70在两型粘虫中的表达模式,究旨在探索hsc70在粘虫Mythimna separata响应密度胁迫中的作用。【方法】采用RT-PCR和RACE技术克隆粘虫hsc70cDNA全长序列,利用生物信息学软件分析该基因及其编码蛋白质的序列特性;运用实时荧光定量PCR技术(qRT-PCR)分析该基因在两型粘虫不同发育阶段(卵、1-6龄幼虫、蛹和成虫)、5龄幼虫不同组织(头、表皮、前肠、中肠、后肠和马氏管)以及群居和分离处理后mRNA表达量的变化。【结果】克隆得到的HSC70基因命名为Mshsc70(GenBank登录号:MH669276),全长cDNA长2 184 bp,开放阅读框为1 965 bp,编码653个氨基酸。序列分析发现MsHSC70具有HSP70家族典型的结构域,即IDLGTTYS(11-18aa),IFDLGGGTFDVSLL (198-211 aa)和IVLVGGSTRIPKVQQ (341-355 aa)。序列比对结果显示,MsHSC70与斜纹夜蛾Spodopteralitura,棉铃虫Helicoverpaarmigera,大螟Sesamiainferens、甘蓝夜蛾Mamestra brassicae HSC70的相似性高达99%;基于HSC70的系统发育分析显示,粘虫与夜蛾科(Noctuidae)昆虫的亲缘关系最近。Mshsc70在两型粘虫的各个发育阶段均表达,hsc70的表达量在1龄和5龄中的表达量较散居型显著上调,而在2-3龄中的表达量显著下调。除表皮和前肠外,群居型粘虫的其他组织中hsc70的表达量显著高于散居型。散居型粘虫经群聚饲养36h后,hsc70显著上调表达,表达量是对照的3.17倍,而群居型粘虫经分离饲养36 h后,hsc70的表达量与对照无显著差异。【结论】粘虫的种群密度是决定粘虫hsc70表达的一个重要因子。     

木薯叶片响应干旱胁迫的磷酸化蛋白质组差异分析

本文以抗旱性较强的‘华南8号’木薯(Manihot esculenta)为材料,分析正常供水、轻度干旱(干旱处理5 d)和重度干旱(干旱处理15 d)胁迫对木薯植株形态及叶片磷酸化蛋白质组的影响。结果表明,随着干旱胁迫程度的增加,木薯叶片从底部开始萎蔫、脱落,但顶端叶片优先保持正常生长。干旱胁迫处理后,共有28个磷酸化蛋白点在叶片中的表达丰度发生了显著变化。质谱(MS)鉴定显示,这些蛋白质主要参与光合作用、能量代谢、碳代谢、胁迫与防御、结合和转录翻译等代谢途径。其中,大部分参与光合作用的蛋白积累量在干旱胁迫后显著降低,而参与能量代谢、碳代谢、胁迫与防御、转录翻译等途径的大部分蛋白质积累量则明显升高。由此推测,木薯应答干旱胁迫可能是通过改变植株形态,抑制叶片中的光合作用相关蛋白,调控叶片碳分配过程,同时,通过有效清除活性氧,防御氧化胁迫损伤,防止蛋白变性和降解等方式。     

干旱胁迫条件下发菜cphB差异表达与基因克隆

发菜是一种分布在干早、半干旱荒漠草原地区的陆生固氮蓝藻,对干旱具有极强的适应性。采用qRT-PCR技术,对干旱胁迫条件下发菜cphB的差异表达进行了分析,发现干旱胁迫条件下发菜cphB在转录水平上呈逐渐增加的趋势。根据发菜同源物种设计简并性引物克隆cphB基因,获得长度为864bp的DNA(GenBank登陆号为KX092456)。同源性比较发现发菜cphB基因具有较高的保守性,二级结构预测表明发菜CphB由α螺旋,β折叠和随机卷曲构成。三级结构预测表明CphB具有一个由α螺旋和β折叠组成的5股的结构域和由7个β折叠连成三明治结构的7股的结构域。将cphB基因在大肠杆菌中表达,获得符合预期的外源重组蛋白,CphB亚细胞定位于细胞质中。研究成果为进一步研究干旱胁迫条件下发菜cphB表达调控、藻蓝素的代谢机制及能量代谢机制方面奠定了基础。     

干旱胁迫条件下发菜Ferritin差异表达与基因克隆

发菜(Nostoc flagelliforme)是一种陆生固氮蓝藻,具有强烈的旱生生态适应性.运用双向电泳技术、凝胶图像分析、MALDI-TOF-TOF/MS质谱鉴定和数据库检索,发现发菜Ferritin在干旱胁迫条件下表达量逐渐降低.根据鉴定的Ferritin已知氨基酸序列设计简并性引物克隆该基因,获得了长度为540 bp的DNA,GenBank登陆号为HM854287.序列比较显示该基因具有较高的保守性,蛋白质二级结构主要由α螺旋和随机卷曲构成.RT-PCR分析表明,Ferritin mRNA在干旱胁迫条件下表达量逐渐降低,与Ferritin的表达趋势一致.将Ferritin基因在大肠杆菌中表达,获得符合预期的外源重组蛋白(22.4 kD).实验结果可为进一步研究发菜耐旱的分子机理及探讨发菜对极端干旱环境的适应和保护机制奠定基础.     

低温胁迫下意大利蜜蜂预蛹的差异表达基因趋势分析

【目的】蜜蜂是典型的具有发育狭温性的全变态昆虫。本研究以对低温最敏感的意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica预蛹为研究对象,通过低温胁迫不同时间的差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs)趋势分析,探讨低温胁迫对蜜蜂发育影响的关键基因。【方法】对3日龄意大利蜜蜂封盖子预蛹进行20℃低温胁迫18 h(T18)和36 h(T36),以未经低温胁迫的预蛹为对照(CK),通过Illumina HiSeq^TM平台进行转录组学测定。利用Short Time-series Expression Miner(STEM)软件对2个处理组与对照组比较共有的差异表达基因进行趋势分析,再进一步对显著富集趋势模式中富集的差异表达基因进行GO分类和KEGG pathway分析。利用RT-qPCR对随机挑选的5个DEGs的表达模式进行验证。【结果】对检测到1 062个T18 vs CK和T36 vs CK共有的DEGs进行趋势分析,发现3个显著的基因表达模式,包括2个上调表达模式(Profile 6,有539个基因;Profil...     

利用RNA-seq技术分析淹水胁迫下转BnERF拟南芥差异表达基因

为探究淹水胁迫下BnERF调节的耐淹防御相关途径,应用RNA-seq技术,对淹水6小时后的拟南芥(Arabidopsis thaliana)野生型(WT)和转BnERF株系(E33)幼苗进行基因表达分析。结果表明,淹水3天后,E33表现出较强的耐淹性,地上部生长状况和根系发育均明显强于野生型。E33幼苗未淹水处理时相对于野生型单独上调的基因有9个,4个为膜结合蛋白,其中2个参与MAPK级联途径,其它5个参与氧化胁迫及水分调节途径;与未淹水野生型相比,无论是未淹水处理还是淹水6小时后的E33幼苗中缺氧响应、抗氧化防护及细胞、器官发育相关基因的表达量均上调。另外,淹水6小时后E33的差异基因并未完全覆盖淹水6小时后野生型的差异基因;E33幼苗中缺氧响应、氧化胁迫响应、能量的产生与转变、乙醇代谢途径中的基因以及乙烯响应因子基因的表达量都明显高于野生型。上述结果表明,BnERF直接或间接调节植物的淹水胁迫相关生理代谢途径,参与淹水胁迫的防御过程。     

不同低温胁迫下草莓叶片FaGR基因表达分析

为进一步探明草莓谷胱甘肽还原酶(glutathione reductase,GR)基因在低温胁迫下的表达调控模式,以揭示其作用机理和抗逆机制,该研究以草莓栽培品种‘丰香’植株为对象,分别用0、2、4、6、8、10℃低温胁迫以及室温(25℃)作为对照处理24h,从处理植株的新鲜幼嫩叶片中提取总RNA并反转录成cDNA,采用半定量PCR及荧光定量PCR两种定量方法,分析FaGR基因在不同低温胁迫下的表达差异。结果表明:半定量PCR方法与荧光定量PCR方法的结果基本一致。FaGR的相对表达量受到不同低温胁迫和不同程度的诱导,在8℃和10℃低温胁迫下表达量上调,均高于对照水平,且在8℃低温胁迫下相对表达量最高;当温度为6℃时,FaGR表达量急剧下降,当温度低于6℃时,FaGR表达量随着温度的降低而逐渐降低,并低于对照水平;在0℃相对表达量时降至最低水平,约为最大表达量的一半。这说明半定量PCR结果准确可靠,可广泛应用于基因表达研究,而且FaGR表达量受到低温诱导,但不同低温处理对FaGR的表达量诱导程度不同。FaGR相对表达量在一定范围内的低温胁迫下增加,但在此低温范围外的低温胁迫下则降低,该研究表明6℃低温为临界值。以上结果为进一步调控该基因表达提供了科学依据,同时为提高植物抗逆能力提供了基础资料。     

不同形态氮素培养下水稻叶片中蛋白质差异表达

硝态氮除作为主要氮源外,还作为一种潜在的信号物质,在植物生长发育过程中起着重要作用,其作用方式的直接性或间接性近年来成为了研究热点。利用双向电泳（2-DE）技术,对不同形态氮素（NO3^-与NH4^＋）培养的水稻叶片蛋白表达谱进行了比较分析,结果在硝态氮和铵态氮培养的叶片中分别分辨出26个和6个增量表达蛋白。质谱分析结合数据库检索鉴定出11个蛋白,其中7个硝态氮上调的蛋白为：光系统Ⅱ放氧复合蛋白1（N1）、抗性相关蛋白MLA13（N2）、光系统Ⅱ23kD多肽（N3）、翻译激活因子（N5）、光系统Ⅱ放氧复合蛋白2前体（N8）、未知蛋白（N17）和泛素载体蛋白（N18）;4个铵态氮上调蛋白为：ATP合酶β亚基（A1）、转氨酶（A3）和两个功能未知的蛋白（A5,A6）。上述研究结果有助于了解水稻适应不同氮素营养时的生物化学基础及可能的生物学意义,同时也为深入阐明水稻响应NO3^-与NH4^＋信号的反应提供了蛋白水平的证据。     

热胁迫下八字地老虎hsc70基因在不同组织转录表达差异性分析

【目的】为探讨八字地老虎Xestia c-nigrum(Linnaeus)Xe-hsc70基因表达与高温耐受性之间的关系,比较热胁迫下Xe-hsc70基因在不同组织中诱导表达的差异。【方法】本研究以八字地老虎4龄幼虫为研究对象,采用RT-PCR和RACE技术克隆获得编码热激同源蛋白70(70 ku heat shock cognate,HSC70)的基因(命名为Xe-hsc70)cDNA全序列与基因组DNA序列(Genomic DNA,gDNA),并利用实时荧光定量PCR和Western blotting技术,比较分析不同热胁迫温度及不同热诱导时间下八字地老虎4龄幼虫体内马氏管、中肠、体壁、脂肪体与唾腺5个组织中Xe-hsc70基因在mRNA转录与蛋白表达两水平上相对表达量的变化。【结果】比较分析克隆得到的Xe-hsc70基因cDNA全序列和gDNA序列,结果表明Xe-hsc70基因含有8个内含子,最大内含子(561 bp)位于5′端非编码区,并含有一个类似热激应答原件HSE的核心结构序列(gaatatgCaGAAtgTTCcaGaa),其余内含子(长度在86~218 bp之间不等)均在编码区内,本研究首次报道了八字地老虎hsc70内含子的具体数目及位置。组织差异性分析显示:在常温25℃条件下,Xe-HSC70在脂肪体中表达量最高,在唾腺中表达量最低;经热激诱导后中肠、唾腺与体壁组织中Xe-HSC70的表达量与对照(25℃)相比显著上调,随着热激时间的延长,表达量呈现出先升高后恢复至对照水平的变化趋势,脂肪体和马氏管Xe-HSC70表达量与对照相比无明显变化。【结论】八字地老虎不同组织在应对热胁迫的过程中,抗逆机制具有明显的差异。Xe-HSC70的不断积累是八字地老虎对热胁迫不断适应的一个过程,其组织中Xe-hsc70基因的高表达在八字地老虎抗热胁迫的过程中起着重要作用,并为从分子水平上研究八字地老虎的抗逆机理提供依据。